1、第第 15 课时课时 细胞内外的物质交换细胞内外的物质交换(二二)及细胞内的物质代谢及细胞内的物质代谢 目标导读 1.结合图 46、47、48，阐明被动运输的方式和特点。2.结合图 49，阐 明主动运输的特点，并比较主动运输和被动运输的不同。3.结合图 410、411、412， 了解胞吞和胞吐的特点。4.阅读教材 P7374内容，了解生物体内的反应及反应的调控。 重难点击 三种跨膜运输方式的特点。 一、被动运输 物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，阅读教材 P71内容，结合图 46、 47 和 48，分析被动运输的特点。 1图 46 所示物质进出细胞的方式为自由扩散，物质转运方向为高
2、浓度低浓度；而图 4 7 和图 48 所示物质进入细胞的过程中需要的跨膜蛋白分别为载体蛋白和通道蛋白，物 质转运方向为高浓度低浓度，图 47、48 所示方式为协助扩散。上述两种物质进出细 胞的方式需要消耗能量吗？不需要。 2下列物质中，以自由扩散运输的是，以协助扩散运输的是。 O2和 CO2进出肺泡 苯被鼻黏膜细胞吸收 红细胞吸收血液中的葡萄糖 水分 进出根毛细胞 胆固醇进入肝细胞 甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收 3影响被动运输的因素有很多，下面 A、B 是两种被动运输方式的运输速率和被运输物质 的浓度之间的关系曲线： (1)图 A 表示的方式是自由扩散，运输速率主要取决于物质的浓度差。 (2)
3、图 B 表示的方式可能是协助扩散，ab 段的限制因素是物质的浓度差，bc 段的限制因素是 跨膜蛋白的数量。 (3)请在 C 图中画出被动运输的运输速率和细胞能量供应的关系曲线。 答案 归纳提炼 被动运输的影响因素 (1)自由扩散的影响因素：物质运输速率主要取决于膜两侧浓度差，也与物质分子大小和脂 溶性有关。 (2)协助扩散的影响因素： 除了膜两侧物质浓度差外， 还与膜上跨膜蛋白的种类和数量有关。 当跨膜蛋白达到饱和时，物质浓度再增加，物质的运输速率也不再增加。 活学活用 1甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散方式进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷 脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则
4、( ) A甲物质的运输被促进 B乙物质的运输被促进 C甲物质的运输被抑制 D乙物质的运输被抑制 答案 D 解析 是否需要跨膜蛋白是自由扩散与协助扩散的区别。 由于人工合成的无蛋白磷脂双分子 膜无蛋白质，也就没有跨膜蛋白，协助扩散将受到抑制。 二、主动运输和胞吞、胞吐 被动运输是顺浓度梯度的转运方式， 那么细胞要逆浓度梯度吸收营养物质或大分子和颗 粒性物质又要通过什么方式进出细胞呢？请结合图 49、410、412，分析物质出入细 胞的特点。 1读图 49，思考如下问题： (1)图 49 所示方式是由低浓度向高浓度的运输方式，需要膜上载体蛋白的参与，还需要消 耗细胞代谢释放的能量，此种方式称为主动
5、运输。 (2)甲、乙、丙三种植物对土壤中 M 离子的吸收情况不同，甲不能吸收，乙、丙能吸收且丙 吸收的速率更快，研究表明甲的根毛细胞膜上不具有运输 M 的载体蛋白，乙、丙的根毛细 胞膜上具有运输M的载体蛋白， 而且丙的根毛细胞膜上运输M的载体蛋白数量多。 这说明， 载体蛋白的种类和数量会影响主动运输的速率。 (3)研究表明，主动运输的运输速率和细胞的能量供应之间的关系如图所示，请分析： ab 段：随能量供应的增加，运输速率增大，说明主动运输需要消耗能量。 bc 段：受载体蛋白数量的限制，运输速率不再增加。 2读图 410、412，思考如下问题： (1)在图 410 所示过程中，大分子物质被包裹
6、在细胞膜内陷形成的小泡中，从细胞外进入 细胞内，此种物质进入细胞的方式称为胞吞。 (2)在图 412 所示过程中，物质以小泡的形式通过细胞膜，从细胞内排到细胞外，此种物 质排出细胞的方式称为胞吐。 (3)由图中看出， 物质出入细胞都要发生膜的弯曲、 折叠和融合， 这体现了生物膜的流动性特点。 (4)如果用呼吸抑制剂降低细胞呼吸，细胞的能量供应减少，胞吞和胞吐也会受到影响，这 说明胞吞和胞吐需要消耗能量。 小贴士 判断物质进出细胞的方式 (1)根据分子大小以及是否需要跨膜蛋白、能量判断 (2)根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。 归纳提炼 1主动运输的意义 主动运输能够保证活细胞按
7、照生命活动的需要， 主动地选择吸收所需要的营养物质， 排出新 陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。 可见， 主动运输对于活细胞完成各项生命活动具有 重要作用。 2主动运输的影响因素 (1)载体蛋白的种类和数量决定所运输的物质种类和数量。 (2)能量：凡是能够影响能量供应的因素都能影响主动运输的运输速率，如温度、氧气浓度 等。 3自由扩散、协助扩散和主动运输都是将物质从细胞膜的一侧运输到另一侧，是跨膜运输 的方式；胞吞和胞吐通过小泡与膜的融合进行转运，不是跨膜运输的方式。 活学活用 2如图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收 K 和 NO 3的曲线。影响 A、B 两点和 B、C 两点吸收
8、量不同的因素分别是( ) A载体蛋白数量、能量 B能量、载体蛋白数量 C载体蛋白数量、离子浓度 D能量、离子浓度 问题导析 (1)据图分析，胡萝卜细胞吸收 K 和 NO 3的方式为主动运输。 (2)影响主动运输的因素有载体蛋白的种类和数量、能量。 答案 B 解析 A、B 两点对应的氧浓度不同，细胞呼吸产生的能量不同，导致 NO 3的吸收量不同。 B、C 两点处于相同氧浓度下，呼吸作用产生能量相同，但吸收量有差异，是因为膜上运输 NO 3的载体蛋白比运输 K 的载体蛋白数量多。 三、生物体内的反应及反应的调控 生物体内每时每刻都在发生着各种各样的化学变化， 细胞里发生了哪些生物化学反应？ 这些反
9、应又是如何有序地进行的？阅读教材 P7374内容思考如下问题。 1 生物体内发生的一切化学反应的总称叫做新陈代谢， 其过程中的物质变化称为物质代谢， 能量转化称为能量代谢，这些过程主要是在细胞内进行的。 2生物体内的最基本反应为合成与分解，例如淀粉、纤维素与糖原等多糖都是由葡萄糖脱 水缩合形成的，蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的，核酸是由核苷酸脱水缩合形成的，上述 这些物质变化的共性为有机大分子物质是由单体通过脱水缩合形成的；又如，多糖、蛋白质 与核酸都可水解为单糖、 氨基酸和核苷酸， 这些物质变化的共性为大分子有机物通过水解过 程将其转化为小分子。 3 细胞有氧呼吸过程中， 葡萄糖可在 O2的
10、参与下分解成 CO2与 H2O， 该过程为氧化分解反应， 这与体外的化学氧化不同，生物体内的氧化反应是指分子降解过程中释放氢的分解反应，氧不 直接参与分解的过程。同样，植物细胞的叶绿体中发生的光合作用也属于氧化还原反应。 4由图 413 可知，最初的底物与酶 1 发生作用，转变成一种能被酶 2 识别的物质，这样 反应途径中的每种酶都对上一步反应起催化作用。多数酶在细胞的特定部位发生催化作用， 从而使得反应有条不紊地进行。 5溶酶体内进行蛋白质的降解、细胞核内进行 DNA 的复制与 RNA 的合成，内质网内进行 脂质、 糖类的合成与蛋白质的加工等， 这些事例说明细胞中的各类物质代谢是在细胞中的不
11、 同部位完成的， 这种代谢途径在细胞中的定位是细胞中复杂代谢过程有序进行的另一相关因素。 6细胞中的反应不仅是有序的，而且是非常高效的，适时中止某些反应途径是有利的。细 胞中简单生化反应的调节常依靠精巧的反馈机制来实现， 其机理是反应的终产物与催化第一 步反应的酶结合，使酶变构而失去催化活性从而抑制反应的进行。 归纳提炼 活学活用 3判断下列有关物质代谢的叙述。 (1)新陈代谢主要在细胞内进行，物质代谢过程就是同化作用( ) (2)在新陈代谢中，物质代谢和能量代谢是独立进行的( ) (3)生物体内的氧化反应和体外化学氧化一样，氧都是不直接参与分解( ) (4)新陈代谢之所以高效进行是因为不同的
12、代谢途径被分配在不同的细胞结构中进行( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 1下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。 (1)水分子和脂质分子都可以通过自由扩散进入细胞( ) (2)自由扩散和协助扩散都不需要载体蛋白和能量( ) (3)在一定浓度范围内，协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比( ) (4)同种物质在不同情况下的运输方式可能不同( ) (5)大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞内( ) (6)需要消耗 ATP 的运输方式都是主动运输( ) (7)胞吞、胞吐过程体现了细胞膜的选择透过性( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 2如图为氨基酸和
13、Na 进出肾小管上皮细胞的示意图。据图分析不正确的是( ) A管腔中氨基酸进入上皮细胞的方式为主动运输 B上皮细胞中氨基酸进入组织液既需要载体蛋白协助，也需要消耗能量 CNa 进、出上皮细胞的方式是不同的 D管腔中 Na 进入上皮细胞能体现细胞膜的选择透过性 答案 B 解析 根据题图可知， 肾小管管腔中的氨基酸进入上皮细胞为逆浓度梯度的运输， 属于主动 运输(其动力来自 Na 协同运输中的离子梯度)；上皮细胞中氨基酸进入组织液，是由高浓度 向低浓度一侧扩散，并且需要载体蛋白的协助，属于协助扩散；管腔中 Na 进入上皮细胞， 是由高浓度向低浓度一侧扩散，并且需要载体蛋白的协助，属于协助扩散；上皮
14、细胞中 Na 进入组织液是由低浓度向高浓度逆浓度运输，需要载体蛋白、消耗能量，属于主动运输。 3新生儿的小肠上皮细胞通过消耗 ATP 可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两 种物质分别被吸收到血液中的方式是( ) A主动运输、主动运输 B胞吞、主动运输 C主动运输、胞吞 D被动运输、主动运输 答案 B 解析 免疫球蛋白属于大分子物质，通过胞吞进入小肠上皮细胞，且消耗能量。 4下列反应过程属于氧化分解反应的是( ) A葡萄糖淀粉 B蛋白质氨基酸 C葡萄糖O2CO2H2O D食物在消化道中的消化过程 答案 C 5如图是 A、B、C 三种物质跨膜运输的方式，请据图回答下列问题： (1)物质 A
15、、 B、 C 跨膜运输的方式依次是_、 _、 _。 (2)某种物质能专一性地破坏物质 C 的载体蛋白，若用其处理细胞后，物质 B 跨膜运输的速 率将_，物质 C 跨膜运输的速率将_。 (3)三种物质的运输中， 与图 1 曲线相符的是_。 与图 2 中甲曲线相符的是_， 与乙曲线相符的是_。 答案 (1)自由扩散 协助扩散 主动运输 (2)不变 下降 (3)物质 C 物质 A 物质 B 或 物质 C 解析 (1)根据图示判断三种运输方式依次是自由扩散、协助扩散和主动运输。(2)载体蛋白 具有专一性，破坏了物质 C 的载体蛋白，对物质 B 的运输没有影响。(3)图 1 中当细胞内浓 度高于细胞外浓度时，细胞仍能吸收该物质，说明是主动运输；图 2 中甲吸收速率和物质的 浓度成正比，是自由扩散；乙具有载体蛋白饱和的现象，说明该方式需要载体蛋白，可能是 主动运输或者协助扩散。
